[发明专利]铁路电视单频网多天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域的天线系统，特别是一种铁路电视单频网多天 线系统。

背景技术

铁路电视的单频网广播是一项具有广泛应用前景的技术。铁路由于其跨度长 的特点，如果使用多频网进行广播，则要面临和周围省市电视台的频道协调等复 杂的频谱规划问题，以及使用多频网带来大量的频谱消耗。而单频网广播则避免 了复杂的频谱规划，节省了频率资源，在全国范围内，一路铁路电视只需要使用 全国统一的一个频道。数字电视地面广播中，由于会遇到和传统的模拟电视的兼 容换代问题，和已有的多频网的频谱分配规划问题，短时间内推广单频网有一些 难度。但是铁路作为一个相对独立的系统，并且以前也从未有过电视广播，对铁 路专门进行单频网覆盖广播和现有体系并不冲突，可行性比较高。

单频网遇到了很多传统多频网没有遇到过的挑战，最突出的就是单频网信号 交叠区的多径问题。在单频网在各同步发射站实现信号、频率、时间三者严格同 步的前提下，单频网的信号交叠区仍然会面临需要对抗强多径的局面，只不过同 步的效果决定了多径的时延长度，相对而言，时延差越小的多径越好对抗。因此 单频网通过发射机之间的严格同步，可以做到对抗信号交叠区的多径，比如ADTB 接收机可以做到对抗时延相差35微秒以内的0dB多径。

铁路电视单频网相比一般的数字电视地面单频网广播还要面临更多的挑战。 铁路上的单频网同步发射站一般尽量位于铁轨旁边，列车行驶在相邻的两个同步 发射基站的发射信号形成的单频网交叠区内，会遇到“信号交叠区反向多普勒” 的情况，即接收机面对前面的发射站并背对后面的发射站运动，接收到的前面发 射站的信号带有多普勒频偏，而接收到的后面发射站的信号带有反向的多普勒频 偏，在交叠区两个强度差不多的带有反向多普勒频偏的信号叠加在一起，是目前 任何其他的单频网信道都不曾遇到的。并且，列车的时速随着几次火车大提速一 直在提高，将要全面建成的高速客运专线更会达到每小时350公里的速度，“信 号交叠区反向多普勒”的现象会越来越突出。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利“数字电视单频网的分集接收终端 及接收方法”(专利申请号200710041714.7)，提出了一种在接收机上利用两个 定向天线进行分集接收的方法。两个定向天线分别对准前后两个发射天线，每个 定向天线利用定向天线设计的前后比来对反向信号进行抑制，然后两个定向天线 连接两个接收机进行分集接收。该方法简单有效的降低了单频网的压力，使得原 来接收机无法对抗的强双径变为可以对抗的主径加较弱的副径。但缺点是定向天 线的前后比容易受到实际条件的限制而下降，导致实际的前后比不足。在实际的 铁路电视基站架设中，由于受地形所限，发射基站有可能无法架设到距离铁路线 很近的地方。或者由于设备所限，比如如果利用之前移动通信的基站来作为铁路 电视的发射基站，那么如果移动通信的基站本来就距离铁路线有一定的距离，那 么架设于其上的铁路电视的同步发射机也会距离铁路线有一定的距离。这就使得 列车行驶在单频网信号交叠区时，前后两个发射基站和列车不再一条直线上，另 一方面，列车上接收机的两个天线虽然安放在车顶上，和发射天线之间具有可视 路径，但是总要受到反射和折射信号的影响，引起定向天线实际前后比的下降。

检索中还发现，中国专利“无线系统极化基站天线布列的方法”(专利申请 号03141624.1)，通过在无线发射中交替架设安装水平极化天线的基站和安装 垂直极化天线的基站来改善基站覆盖边缘区域接收效果。这种方法避免了由于相 邻的两个发射站和接收机形成角度所引起的单频网接收性能下降，但是，有两个 重要的缺陷：第一是极化隔离改善基站覆盖边缘区域接受效果有限，用在铁路电 视单频网中，极化隔离度据估计大概会有6dB左右，而仿真结果表明，在高速铁 路中，这个极化隔离度至少要达到9dB以上才能保证列车经过信号交叠区信号不 中断，因此这个发明无法解决单频网遇到的“信号交叠区反向多普勒”的问题。 第二是即使此方法有效，要区分使用水平极化天线的基站和垂直极化的基站分开 架设，提高了基站规划、架设和天线维护的复杂度。

发明内容